自动控制系统的基本概念

自动控制系统的基本概念自动控制系统是指能够接受输入信号，并对输出信号进行调节以控制设备或进程的一种系统。

它在工业、交通、军事、医疗等许多领域中得到广泛应用。

本文将以自动控制系统的基本概念为主题，介绍其定义、组成要素以及工作原理。

一、定义自动控制系统是根据设定的目标和规则，通过测量和比较反馈信号与目标信号的差异，以闭环控制模式下进行调节的系统。

它的目标是使输出信号尽量接近设定值，从而实现对被控对象的稳定控制。

二、组成要素1. 输入信号：输入信号来源于外界环境或人为设定，作为系统的参考，用于与反馈信号进行比较分析。

2. 反馈信号：反馈信号是根据被控对象的输出结果，通过传感器测量得到的实际信号，用于对输入信号进行调节。

3. 控制器：控制器是自动控制系统的核心部件，负责根据输入信号和反馈信号进行计算和逻辑判断，并输出控制信号。

4. 执行机构：执行机构接收控制信号，根据信号调节设备或进程的运行状态，将输入信号转化为输出信号。

5. 被控对象：被控对象是自动控制系统中需要调节或控制的设备、过程或系统。

三、工作原理自动控制系统的工作原理可以分为开环控制和闭环控制两种模式。

1. 开环控制开环控制是指控制器仅根据输入信号进行调节，不考虑反馈信号的影响。

它的工作模式简单，但对外界干扰和被控对象的变化敏感。

开环控制常用于对被控对象的要求较低或误差可以容忍的场景下。

2. 闭环控制闭环控制是指控制器根据输入信号和反馈信号进行比较分析后进行调节。

它能够实时捕捉到被控对象的实际状态，并根据误差进行修正，使输出信号更加接近设定值。

闭环控制具有稳定性强、适应性好的特点，广泛应用于需要高精度控制的场景。

在闭环控制中，控制器会根据输入信号和反馈信号之间的差异进行计算和判断，输出相应的控制信号，通过执行机构对被控对象进行调节。

这个过程是一个持续反馈、修正的过程，直至输出信号接近设定值为止。

通过不断的比较和调节，自动控制系统能够实现对被控对象的准确控制。

自动控制原理基本概念知识点总结自动控制原理是现代控制工程的基础理论，研究自动控制系统的建模、分析与设计方法。

掌握自动控制原理的基本概念对于理解和应用控制技术起着重要的作用。

本文将对自动控制原理的基本概念知识点进行总结。

一、控制系统基本概念1.1 控制系统的定义控制系统是通过对被控制对象施加命令，以达到预期目标的系统。

它由输入信号、输出信号、被控制对象和控制器等组成。

1.2 开环控制系统与闭环控制系统开环控制系统是指控制器的输出不受被控制对象的反馈信号影响的控制系统。

闭环控制系统是指控制器的输出受到被控制对象的反馈信号影响的控制系统。

1.3 正反馈与负反馈正反馈是指系统的输出信号与输入信号同方向，有放大的作用；负反馈是指系统的输出信号与输入信号反向，有稳定的作用。

二、控制系统的数学描述2.1 传递函数传递函数是用来描述控制系统输入与输出之间的关系的数学模型。

它通常由拉普拉斯变换或者Z变换得到。

2.2 系统的稳定性系统的稳定性是指当系统受到扰动或者参数变化时，输出信号是否趋于有限，并且不出现无穷大的情况。

2.3 时域指标时域指标包括超调量、调节时间、上升时间等，用来衡量系统的动态性能。

三、控制系统的设计方法3.1 PID控制器PID控制器是最常用的一种控制器，它由比例项、积分项和微分项组成，可用于调节系统的稳态误差、快速响应和抑制振荡。

3.2 稳态误差补偿稳态误差补偿方法用于减小系统在达到稳态时的误差，例如使用积分控制器。

3.3 根轨迹法根轨迹法是一种用于分析系统稳定性和性能的图形法，它通过在复平面上绘制传递函数的极点和零点来描述系统的特性。

四、控制系统的稳定性分析4.1 极点配置法极点配置法是一种通过调整系统的极点位置来改变系统的动态响应，从而实现稳定性分析和改进的方法。

4.2 Nyquist准则Nyquist准则是一种通过绘制传递函数的频率响应曲线，并通过判断曲线与负实轴交点的数量来判断系统稳定性的方法。

自动控制系统的基本概念一、调节对象、被调参数、调节参数、调节通道。

1什么是调节对象？在生产过程中被控制的设备或机器。

2.什么是被调参数？指调节对象中的应保持在预定化幅度内并把它进行调节的参数。

3.什么是调节参数？指作用于调节对象并使被调参数趋于稳定的参数。

4.什么是干扰？是指破坏系统平衡状态而引起被调参数变化的外界因素。

5.什么是干扰通道？是由干扰产生点到被调参数之间的所有环节称干扰通道。

二、调节规律、变送器、调节器、执行器。

1什么是调节规律？就是指调节器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律。

在研究调节器的调节规律时，将调节器从系统中断开，单独研究调节器的输出信号与输入信号的关系。

在分析调节器的调节规律时，通常在调节器的输入端加入一个阶跃信号，即突然出现某一偏偏差时，输出信号随阶跃输入信号的变化规律。

调节器的调节规律实际上表征调节器的动态特性，可以用传递函数的形式来描述。

调节器的基本调节规律是比例(P)、积分(I)、微分(D)及其组合。

6.什么是变送器？变送器在自动检测和调节系统中的作用，是将各种工艺参数，如压力、差压、温度、流量、液位、成分等物理量变换成相应的统一标准信号，再传送到指示记录仪、运算器和调节器，供指示、记录、调节。

按照被测参数分类，变送器主要有：差压变送器、压力变送器、温度变送器、流量变送器等。

构成：通常由输入转换部分、放大器和反馈部分组成。

输入转换部分包括敏感元件，他的作用是感测被测参数，并把被测参数转换成某一中间模拟量。

中间量可以是电压、电流、位移和作用力等物理量。

反馈部分把变送器的输出信号转换成反馈信号。

放大器把中间模拟量和反馈量的差值放大，并转换成标准输出信号。

3.什么是调节器？调节器通常是对输入信号与给定信号之偏差进行PID运算，并把运算结果以统一信号送到执行器，实现自动调节。

调节器必须有检测偏差和进行PID运算的两个关键部分。

偏差检测电路一般称为输入电路。

偏差信号通常采用电压形式，所以输入信号和给定信号在输入电路内都以电压形式进行比较。

热工自动控制系统基本概念1．自动控制的组成调节器，执行机构，测量变送器，被控对象调节器的作用接受主信号和测量信号之间的偏差信号，进行一定规律的运算后产生一个调节信号送给执行机构执行机构通常包括执行器和阀门，它能接受执行机构送来的信号去完成被控对象的控制任务测量变送器由测量元件和变送器组成，是把非电量信号转成能进行控制的电量信号被控对象指需要进行控制的设备或生产过程，被控对象需要进行控制的物理量就叫被控量2．被控对象的动态特性被控对象的动态特性根据热工对象分：有自平衡和无自平衡有自平衡：给某热工对象加一扰动，不需外加调节凭自己的特性就能恢复到一个新的稳态无自平衡：给某热工对象加一扰动，不需外加调节凭自己的特性就能恢复到一个新的稳态y(∞x(t)YY(τ动态特性的描述：放大倍数：（K）为对象阶跃响应的终值Y（∞）除以阶跃扰动幅值ΔZ自平衡率：（ρ）为放大倍数的倒数迟延时间：（τ）时间常数：（Tc）飞升速度：（ε）K/Tc有自平衡能力的对象数学描述：Wd（s）=K/（1+Ts）nK为放大倍数，T为时间常数，n为阶数。

n≈[1.075t1/(t2-t1)+0.5]2T≈(t1+t2)/2.16nt1为0.4Y(∞)时对应的时间t2为0.8Y(∞)时对应的时间无自平衡能力的对象数学描述:Wd(s)=ε/s(1+Ts)n=1/Tas(1+Ts)nTa为飞升时间，Ta与ε互为倒数n≈1/12л*（Y0/Yτ）2Ta=1/ε=ΔZ*Tτ/ Y0 T= Tτ/n自动控制的基本方式1.开环控制被控量不影响系统控制的控制方式2.闭环控制被控量参与系统的空制方式，又称反馈控制热工对象的动态特性分类热工对象的动态特性分为两大类。

1．有自平衡能力对象。

其特点为：阶跃输入时，其输出（被控量）从零开始变化，变化速度越来越快，至最大变化速度（响应曲线有拐点），然后变化速度逐渐减慢，直至趋于某一常数（速度为零），即稳定到新的平衡值。

第一篇基本原理和基本概念概要第一章绪论一、自动控制和自动控制系统基本概念1.自动控制：在没有人直接参与的情况下，利用控制设备或装置，使被控对象的被控量自动的按预定的规律变化。

2.自动控制系统：能自动对被控对象的被控量（或工作状态）进行控制的系统。

3.被控对象（又称受控对象）：指工作状态需要加以控制的机械、装置或过程。

4.被控量：表征被控对象工作状态且需要加以控制的物理量，也是自动控制系统的输出量。

5.给定值（又称为参考输入）：希望被控量趋近的数值。

又称为规定值。

6.扰动量（又分为内扰和外扰）：引起被控量发生不期望的变化的各种内部或外部的变量。

7.控制器（又称调节器）：组成控制系统的两大要素之一（另一大要素即为被控对象），是起控制作用的设备或装置。

8.负反馈控制原理：将系统的输出信号反馈至输入端，与给定的输入信号相减，所产生的偏差信号通过控制器变成控制变量去调节被控对象，达到减小偏差或消除偏差的目的。

二、自动控制原理的组成和方框图典型的自动控制系统的基本组成可用图1.1-1的方框图来表示。

其中的基本环节有：1)受控对象：需要控制的装置、设备及过程。

2)测量变送元件：测量被控量的变化,并使之变换成控制器可处理的信号(一般是电信号)。

3)执行机构：将控制器发来的控制信号变换成操作调节机构的动作。

4)调节机构：可改变受控对象的被控量, 使之趋向给定值。

5)控制器：按照预定控制规律将偏差值变换成控制量。

自动控制装置图 1.1-1三、自动控制系统的基本控制方式：自动控制系统的基本控制方式有开环控制、闭环控制和复合控制三种。

开环控制适用于控制任务要求不高的场合。

工程上绝大部分的自动控制系统为闭环控制。

对控制任务要求较高，且扰动量可测量的场合，常采用复合控制系统（又称前馈——反馈复合控制系统）。

四、自动控制系统的分类1.按给定输入的形式分类：恒值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

2.按元件的静态特性分类：线性控制系统、非线性控制系统。